地下空间精度小于2m，北斗+5G开启融合定位新时代

现在网络已经大部分覆盖了我们生活和工作的区域，“网络已连接”成为了我们日常不可或缺的一部分，但是我们在乘坐高铁、地铁时，仍会出现“网络信号不佳”甚至是“网络已断开”的情况。

在地面，我们通信是通过基站4G、5G组网信号覆盖，导航等也可以直接通过北斗定位，但在地下，由于建筑遮挡导致室内接收的信号波被削弱甚至被阻挡，导致了地下通信信号弱的现象普遍存在。同时，地铁的高速移动让地下信号回传定位更是加大了难度。

3月20日，我国首个地铁北斗定位系统在北京开工建设，此次“超大城市轨道交通系统高效运输与安全服务关键技术”项目采用了室内 北斗+5G 融合的定位技术，来实现室内定位信号的播发，让用户可以接收到导航定位的信号， 使地铁站地下空间的定位精度提高到优于2米 。该系统可用于车辆调度、客运组织、应急处置，同时还能让乘客能够在地下环境使用手机地图，并通过三维立体导航实现地铁站内的定位导航。

北斗+5G魅力何在

北斗卫星导航系统（简称：北斗系统） 主要是为全球用户提供全天候、全天时的定位、导航和授时服务。在2020年7月31日，北斗三号系统建成开通并提供全球服务，北斗系统进入全面推广应用的新阶段。

但北斗系统主要是解决室外的定位需求，在交通运输、农林渔业、水文监测、气象测报、救灾减灾、公共安全等方面都得到了基础的应用。其在室外的定位精度在10米左右，且测速精度为02米每秒，授时精度为20纳秒左右。但由于卫星信号无法覆盖室内且对环境免疫性较差，无法满足室内定位以及室外遮挡等复杂区域定位的必要条件，其在室内的应用也被大大限制了。

5G组网 是利用基站部署，具有密集组网、大带宽和多天线等对定位有利的条件，且其空中接口时延低至1ms，移动性支持500km/h的高速移动等，基于5G通信网络的定位技术可在室内实现亚米级甚至分米级的定位精度。

像地铁这类高速通行的地下环境，北斗+5G的深度融合可构建室内外覆盖定位体系，结合 5G大带宽、低时延、广连接 的优势和 北斗系统的导航定位能力 ，大大提高复杂室内环境的定位精度。

地铁北斗定位系统是首次应用在地铁的北斗+5G解决方案，但其实这项融合定位技术早已在市场出现。2021年4月，中国移动开发5G+北斗精准导航系统，并在重庆解放碑地下环道进行试验。

室内定位已是刚需

RFID（射频识别）技术： 利用射频方式，固定天线形成电磁场，附着于物品的标签经过磁场后感应电流生成把数据传送出去，从而进行非接触式双向通信交换数据，实现移动设备识别和定位的目的。它可以在几毫秒内获取厘米级的定位信息，且电磁场具有非视距的优点，RFID室内定位技术也具有传输范围大、成本较低的特征。但其不具有通信能力，抗干扰能力较差，不便于整合到其他系统之中，且用户的安全隐私保障和国际标准化都不够完善，因而一般应用在物流、仓库定位中。

WiFi技术： WiFi室内定位分为两种，一种是利用移动设备和无线网络接入点组成的无线局域网络，通过差分算法，来比较精准地对人和车辆的进行定位追踪。另一种是事先记录巨量的确定位置点的信号强度，通过新增设备的信号强度与巨量数据库对比，来完成定位跟踪。WiFi定位最高精确度大约在1米至20米之间，但Wi-Fi接入点通常都只能覆盖半径90米左右的区域，而且很容易受到其他信号的干扰，定位器的能耗也比较高。

ZigBee技术： ZigBee是一种短距离、低速率的无线网络技术。它主要是利用无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，通过传感器之间的相互协调通信进行设备的位置定位。因此ZigBee最显著的特点就是低功耗和低成本，但局限就在于信号传输受多径效应和移动的影响都很大，其衍射能力弱，穿墙能力弱。普遍用于大型的工厂和车间的人员在岗管理系统。

蓝牙技术： 作为一种短距离低功耗的无线传输技术，利用蓝牙接入点与用户连接，通过检测信号强度就可以获得用户的位置信息。蓝牙最大的优点是设备体积小、短距离、低功耗，容易集成在手机等移动设备中。但对于复杂的空间环境，蓝牙定位系统的稳定性稍差，受噪声信号干扰大。然而近些年大火的 蓝牙AOA 以接纳器和发射器为基础，能够在确认的区域内经过多天线丈量信标信号，以及三角形定位法，来核算出信标设备准确方位，精度可高达01里面，但蓝牙AOA的部署环境大部分要求在1-3米的精度场景内。

UWB（超宽带）技术： UWB是近些年兴起的一种传输速率高，发射功率较低，穿透能力较强并且是基于极窄脉冲的无线通信技术，它不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒或微秒级以下的极窄脉冲来传输数据，从而具有31~106GHz量级的带宽。UWB定位精度可达到亚米级，多应用于室内静止或者移动的活体定位跟踪，但依然存在功耗和成本需优化的问题。

融合定位是未来之势

前文已提到了常见的六种室内定位技术，但物联网的碎片化现象，使得单一技术无法很好地满足场景需求应用，因此融合定位成为了行业需求的趋势。

在去年中国卫星导航定位协会发布《2021中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》中指出，2020年全行业总产值同比增长169％，达到4033亿元。其中 高精度定位市场增速远超全行业，2020年同比增长475%，总产值达到1104亿元。 从2010年到2020年的11年之间，高精度定位产品年销售收入增长了10倍，年均复合增长率高达26%。

单一的定位技术无法填补海量市场差异化的需求，因此类似于 “北斗+”，“5G+”，“UWB+”等融合定位技术 逐渐被推出，逐步完善产业链。像自动驾驶、智慧交通在技术快速演进阶段，“北斗+5G”技术成为了新型的解决方案；在智慧矿井的人员定位系统中，“UWB+ZigBee”技术比单一运用UWB更灵活等等。融合定位可以在单一定位技术上进行缺陷互补，能在场景应用中将功耗、成本、定位精度进行最优化的把控，打造精细化定位方案。

未来，融合定位将会大放异彩。

5G时代带来的万物互联需求对室内定位的市场需求将起到极大的推动作用，5G时代将是以室内定位技术为基础的位置服务物联网在市场挑战下取得突破的重要机遇。EHIGH恒高通过在物联网设备互联的基础上，结合精确位置信息，将物体状态信息位置化，形成立体可视化的位置信息网络——位置物联网。

室内定位行业产业化前景。用于在公检司法特殊场合中，通过UWB技术对人员轨迹进行精确管理，还能达到透明化的目的。用于仓储物流可以准确获取物流仓储、人员情况等位置信息，利于提高管理效率。用于隧道作业危险系数高，并且传统的卫星信号以及无线电信号无法覆盖。通过UWB室内定位技术可实现人员的精确定位，保障工作人员安全。在石油化工、电厂高危作业环境中通过UWB定位的精确性，可以监视高风险性场所人员活动情况，防止人员误入危险区造成安全事故。

室内定位展示

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所以说室内定位产业化前景还是很好地，只是说这个技术是近几年才兴起的，在推广时间上还不够，相信之后会有更多的人了解到的。

中国的5G建设无疑是走在世界的最前沿，截止8月底，中国已经建成5G基站1037万个，全球占比超70%，5G终端连接数超4亿，全球占比超80%，各项数据均显示，中国已经建成全球规模最大的5G网络。而5G发展也从消费移动终端向各行各业拓展，例如 汽车 、工业互联网、远程医疗以及物联网。其中智能家居作为5G物联网中最贴近消费者的部分，规模巨大，各种创新技术也争相部署到智能家居市场。高通公司就以5G毫米波技术赋能智能家居，携手中国合作伙伴，共同推动全新智能时代生活来临。

此前智能家居领域存在的一个最大困扰就是通讯标准不统一，各家厂商都有各自的信息通讯标准，相互之间难以连接和交换数据。而5G在建立标准之初就考虑到这个问题，解决了智能家居设备相互通讯的最大难点。目前5G标准也还在持续的演进中。例如2018年发布5G标准Rel-15时，将毫米波纳入，2020年确定5G标准Rel-16版本时，增强了室内定位能力，解决智能家居室内定位问题，而即将到来的Rel-17版本，定位精度将得到进一步的提升。

5G毫米波的优势是超大带宽、超低时延、超大用户容量，除了这些大家所熟知的5G毫米波优势外，高通的专家还介绍了一个5G毫米波优势，5G毫米波的波长短，这就意味着毫米波天线可以做到很小的体积，可以在同一设备里集成更多天线，通过波束成型、波束聚焦等技术，实现更大带宽更远距离的5G毫米波通讯，这也将解锁5G毫米波在智能家居中的各种应用。例如，通过5G毫米波来部署智能对讲系统，就可以省却布线的烦恼，同时还实现超高清视频影像的超低时延传输，让对讲系统告别模糊和卡顿现象。

根据奥维云数据的调研，2020年中国智能家居产业规模超过4000亿元，面对如此巨大的市场规模，显然不是少数几个企业能完成推动，需要更多的企业参与进来。高通等移动通讯技术企业，也希望通过5G毫米波等创新技术，携手产业合作伙伴，推动智能家居变革发展，让智能家居不再是信息孤岛，真正实现万物互联。

这个是肯定会的，室内定位提供的精准位置信息数据已经成为物联网时代的重要基础，室内定位技术将真实世界中的人和物，与虚拟空间的丰富数据信息结合，令线下的人和物也能像线上信息一样被搜索、定位、联接，从而打破真实世界与虚拟世界的边界，实现万物互联。

UWB室内定位技术已经被广泛用于化工厂、监狱等场所，其中，智能制造、智能建设、养老医疗、公共安全、物流运输等行业使用最多的就是UWB定位技术。通过对这部分精准位置信息数据的挖掘和分析，可促进各行各业提升营销和运营效率，达到行业转型升级的目的。

目前SKYLAB/95Power目前已经有成功推出基于UWB技术、包含UWB定位基站、UWB定位标签及后台服务器的成熟UWB室内定位方案，高精度的位置服务，能够帮助企业、矿井、医护机构监控关键资产和建筑内的人员，确保财产和人员安全，并在紧急情况发生时快速实施人员救援等。

UWB定位的市场机会

1、UWB定位技术成熟，使用范围广

UWB定位系统定位精度高达10cm，同时具备高动态、高容量、低功耗的优点。目前，大量的UWB室内定位项目已经在国内外完成，通过使用UWB定位技术实现人员定位，实现企业安全管理，提高企业生产效率。适用的场合包括：隧道、监狱、化工厂、工厂、煤矿、工地、电厂、养老院、展馆、整车仓储、机房、机场等。

2、国家高度重视，相关政府大力支持

近几年，不少危险作业行业，比如化工厂、隧道等，相关部门都发布了安全管理政策强制企业加强人员定位系统的建设，比如"煤矿安全避险六大系统"、"综合管廊运维标准"、"十三五司法信息化建设"、"化工行业智能化二道门建设要求"、"公路隧道施工安全管理系统暂行管理规定"等。

3、产业链上下游支持环节已经较完善，应用爆发在即

随着室内定位商业模式的初步浮现以及主流芯片厂家、位置服务提供商、集成商等在产业链各个环节上的大力推动，UWB室内定位有望在公共安全领域快速普及，行业将迎来爆发点。

通过室内定位及时得知仓库叉车、货物的位置属于资产定位，这个的话，您可以根据实际的定位精度需求选择蓝牙室内定位方案或者是UWB室内定位方案，前者精度在3-5米，后者精度已经达到厘米级。

适用于仓库叉车、货物这类资产定位的蓝牙室内定位方案是基于蓝牙网关的网络侧定位方案。蓝牙定位方案能为快速增长的资产追踪和寻物市场提供支持，帮助个人和大型机构对贵重资源进行定位和监控。在工厂，对仓储物资实现更加数字化的管理，实现资产高效盘点。

网络侧定位概述：

网络侧定位系统由蓝牙终端（移动的蓝牙设备：Beacon、定位手环、定位标签等）、蓝牙网关（蓝牙探针TD03/TD05），无线局域网及后端数据服务器构成。网络侧定位就是事先知道各个位置上蓝牙网关的固定位置坐标，通过蓝牙终端的RSSI值计算距离，后端数据服务器通过解析计算蓝牙终端信息和RSSI值得到蓝牙终端的位置信息。

网络侧定位

网络侧定位的工作原理：

蓝牙网关工作示意图

首先在需要定位的区域内铺设蓝牙网关（TD03/TD05） 。蓝牙网关可通过POE网线供电实现联网，也可以使用路由器实现联网（这种方式要外加直流电源供电）。当蓝牙终端（移动的蓝牙设备：Beacon、定位手环、定位标签等）进入定位区域内，蓝牙网关里面的蓝牙模块收集蓝牙终端的蓝牙设备信息，包括Mac地址、RSSI等信息，通过UART串口发给蓝牙网关里面的WiFi模块，WiFi模块把信息传输到指定的UDP服务器，并能接收服务器返回的信息。UDP服务器接收到来自某个IP的蓝牙网关数据后，通过数据解析和计算，得到蓝牙信标的位置信息。

网络侧定位的特征：

用于网络侧的蓝牙探针需要电源供电（5V/POE供电），需要连接网络（有线/无线网络）；

网络侧是对蓝牙信标（Beacon、定位手环、定位标签）进行定位，不需要依赖于手机；

网络侧的定位算法运行于后台。

UWB室内定位系统与传统的窄带系统相比，具有穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点。因此，UWB室内定位技术可以应用于室内静止或者移动物体以及人的定位跟踪与导航，且能提供十分精确的定位精度。例如专注室内定位方案的95POWER（SKYLAB子公司），其自主研发生产的UWB室内定位系统可以达到优于10cm的定位精度。

2UWB室内定位原理：

跟蓝牙和WIFI定位方法不同，UWB室内定位技术位置信息并不是基于信号强度（RSSI）进行计算，而是通过精确无线信号的发送时刻、接收时刻，并通过算法计算的。UWB无线定位系统要实现精确定位，首先要获取与位置相关的变量信息，建立相应的数学模型，然后根据这些变量和参数以及数学模型来解算目标的坐标。

UWB室内定位技术具有超高的时间分辨率，保证了UWB可以准确地获得待定位目标的时间和角度信息，信号飞行的速度是光速（固定值），所以只要知道飞行时间就可以计算出两个设备的距离，结合角度信息利用三角定位等几何定位方法求得待定位目标的位置信息。

在UWB室内定位技术中应用最广泛的是飞行时间测距法（TOF）和到达时间差法（TDOA）。从定位方式来看均属于多点定位，即确定标签与多个已知坐标点的相对位置关系定位。

随着物联网生态链逐渐走向成熟，各行各业对定位的需求也大大增加。由于GPS卫星信号在室内无法定位，且容易受到各种无线电信号的干扰，为实现“最后一公里”的室内位置服务，目前主流的室内定位你技术多依赖于热门的无线通信技术，比如蓝牙技术、WiFi技术、超宽带技术等，其中蓝牙定位和UWB定位应用相对成熟。着重介绍一下应用较广的蓝牙室内定位技术和UWB室内定位技术。

一、蓝牙定位

蓝牙定位：蓝牙定位基于RSSI（Received Signal Strength Indication，信号场强指示）定位原理。蓝牙室内技术是利用在室内安装的若干个蓝牙局域网接入点，把网络维持成基于多用户的基础网络连接模式，并保证蓝牙局域网接入点始终是这个微微网的主设备，然后通过测量信号强度获得用户的位置信息。

根据定位端的不同，蓝牙定位方式分为主动定位和被动定位和主被动一体定位。

网络侧定位系统由终端（手机等带低功耗蓝牙的终端）、蓝牙Beacon节点，蓝牙网关，无线局域网及后端数据服务器构成。终端侧定位系统由终端设备（如嵌入SDK软件包的手机）和Beacon组成。蓝牙定位的优势在于实现简单，终端侧定位一般用于室内定位导航，精准位置营销等用户终端；而网络侧定位主要用于人员跟踪定位，资产定位及客流分析等情境之中。

二、UWB室内定位

超宽带技术是近年来新兴一项全新的、与传统通信技术有极大差异的通信无线新技术。UWB技术是一种传输速率高，发射功率较低，穿透能力较强并且是基于极窄脉冲的无线技术，无载波。

UWB定位技术在不同的应用环境中能够实现不同的定位业务需求（3D/2D/1D/区域定位），精确定位人员、车辆、资产，并在定位基础上实现轨迹追踪、区域报警、摄像联动等延伸功能。

UWB定位：超宽带（UWB)定位技术是一种全新的、与传统通信定位技术有极大差异的新技术。它利用事先布置好的已知位置的锚节点和桥节点，与新加入的盲节点进行通讯，并利用TDOA定位算法，通过测量出不同基站与移动终端的传输时延差来进行定位。

UWB定位的主要优势有，低功耗、对信道衰落（如多径、非视距等信道）不敏感、抗干扰能力强、不会对同一环境下的其他设备产生干扰、穿透性较强（能在穿透一堵砖墙的环境进行定位），具有很高的定位准确度和定位精度。

但它也有它的局限性所在，首先就是它需要在每个定位区块架设定位基站，对于复杂的行业环境来说，成本极高。同时大部分的应用场景并不需要那么高的定位精度，这也是为什么UWB定位技术精准度很高，但在实际场景中应用并不多的原因。

室内定位根据定位技术的不同分为十大类：WiFi定位、RFID定位、红外定位、超声波定位、蓝牙定位、惯性导航定位、超宽带(UWB)定位、LED可见光定位、地磁定位、视觉定位。其中蓝牙定位和超宽带（UWB）定位是最符合时下物联网室内定位需求的。SKYLAB也有推出基于蓝牙米级室内定位方案和基于UWB超宽带技术的厘米级室内定位方案，为不同行业的室内定位需求贡献了诸多行之有效的位置服务方案。

蓝牙定位：蓝牙定位基于RSSI（Received Signal Strength Indication，信号场强指示）定位原理。根据定位端的不同，蓝牙定位方式分为网络侧定位和终端侧定位。网络侧定位系统由终端（手机等带低功耗蓝牙的终端）、蓝牙Beacon节点，蓝牙网关，无线局域网及后端数据服务器构成。终端侧定位系统由终端设备（如嵌入SDK软件包的手机）和Beacon组成。蓝牙定位的优势在于实现简单，终端侧定位一般用于室内定位导航，精准位置营销等用户终端；而网络侧定位主要用于人员跟踪定位，资产定位及客流分析等情境之中。

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